1、2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：法拉第电磁感应定律、自感和涡流 基础达标1.如图所示,金属探测器是用来探测金属的仪器,关于其工作原理,下列说法中正确的是()A.探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B.只有有磁性的金属才会被探测器探测到C.探测到金属是因为金属中产生了涡流D.探测到金属是因为探测器中产生了涡流2.1831年,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(如图甲所示).它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上第一台发电机.图乙是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,它正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘
2、良好接触.使铜盘转动,电阻R中就有电流通过.若所加磁场为匀强磁场,回路的总电阻恒定,从左往右看,铜盘沿顺时针方向匀速转动,下列说法中不正确的是()A.铜片D的电势高于铜片C的电势B.电阻R中有正弦式交变电流流过C.铜盘转动的角速度增大1倍,流过电阻R的电流也随之增大1倍D.保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则铜盘中有电流产生3. 如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为3B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2,则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分
3、别为()A.ca,31B.ac,31C.ac,13D.ca,134.如图所示,空间有一垂直于纸面向里的匀强磁场,一长为L的直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁场方向都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为E;将此棒弯成半圆形置于和磁感应强度相垂直的平面内,当它沿与直径和磁场方向都垂直的方向以速度v运动时,棒两端的感应电动势大小为E,则EE等于()A.2B.2C.1D.15.(多选) 如图所示,线圈匝数为n,面积为S,电阻为r,处于一个均匀增强的磁场中,磁感应强度随时间的变化率为k,磁场方向水平向右且与线圈平面垂直,电容器的电容为C, 定值电阻的阻值为r.下列说法正确的是()
4、A.电容器下极板带正电B.电容器上极板带正电C.电容器所带电荷量为nSkC2D.电容器所带电荷量为nSkC 技能提升6.如图甲、乙所示的电路中,电阻R和自感线圈L的阻值都很小,且小于灯泡A的电阻.现闭合S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则()A.在电路甲中,断开S后,A将立即熄灭B.在电路甲中,断开S后,A将先变得更亮,然后逐渐变暗C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗D.在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后逐渐变暗7.(多选)有一半径为a且右端开小口的导体圆环和一长为2a的导体直杆,它们单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直
5、向下的匀强磁场,磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,如图所示.从CD处开始,杆的位置由确定,则()A.当=0时,杆产生的感应电动势为2BavB.当=3时,杆产生的感应电动势为3BavC.当=0时,杆受的安培力大小为2B2av(+2)R0D.当=3时,杆受的安培力大小为3B2av(5+3)R0 挑战自我8.(多选)由粗细相同、同种材料制成的A、B两线圈分别按图甲、乙两种方式放入匀强磁场中,甲、乙两图中的磁场方向均垂直于线圈平面向外,A、B线圈的匝数之比为21,半径之比为23,当两图中的磁场都随时间
6、均匀变化时()A.甲图中,A、B两线圈中电动势之比为23B.甲图中,A、B两线圈中电流之比为32C.乙图中,A、B两线圈中电动势之比为89D.乙图中,A、B两线圈中电流之比为239. 如图甲所示,N=200匝的线圈(图中只画了2匝),电阻r=2 ,其两端与一个R=48 的电阻相连,线圈内有指向纸内方向的磁场.线圈中的磁通量按图乙所示规律变化.(1)判断通过电阻R的电流方向;(2)求线圈产生的感应电动势E;(3)求电阻R两端的电压U.10. 如图所示,一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内,空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场.一长度大于2l0的均匀导体棒以速率v自左
7、向右在金属框上匀速滑过.滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上,导体棒与金属框接触良好.已知导体棒单位长度的电阻为r,金属框电阻可忽略.将导体棒与a点之间的距离记为x,求导体棒所受安培力的大小随x(0x2l0)变化的关系式.参考答案1.C【解析】 金属探测器探测金属时,探测器内的探测线圈会产生变化的磁场,被测金属中产生了涡流,故选项A、D错误,C正确;所有的金属都能在变化的磁场中产生涡流,选项B错误.2.B【解析】 将铜盘看成由无数纵向辐条组成,辐条切割磁感线时,根据右手定则可知,感应电流从C到D,因此铜片D的电势高于铜片C的电势,故A正确;根据E=BLv=BL0+L2=12BL2,可
8、知铜盘产生恒定的感应电动势,电阻R中有恒定电流流过,故B错误;铜盘转动的角速度增大1倍,由E=12BL2,可知铜盘产生的感应电动势增大1倍,根据闭合电路欧姆定律可知,流过电阻R的电流随之增大1倍,故C正确;保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,导致穿过铜盘的磁通量发生变化,则铜盘中有电流产生,故D正确.3.C【解析】 由右手定则判断,MN中产生的感应电流方向为NM,则通过电阻R的电流方向为ac,MN中产生的感应电动势E=BLv,其他条件不变,E与B成正比,则E1E2=13,故C正确.4.B【解析】 直金属棒的有效切割长度为L,垂直切割磁感线,产生的感应电动势为E=BLv;弯成半圆形后
9、,有效的切割长度为2L,垂直切割磁感线,产生的感应电动势为E=B2Lv,故EE=2,B正确.5.BC【解析】 磁场向右均匀增强,由楞次定律判断,电容器上极板带正电,故A错误,B正确;闭合线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路,线圈相当于电源,电容器两极板间的电压等于路端电压,线圈产生的感应电动势E=nSBt=nSk,路端电压U=E2rr=E2,则电容器所带电荷量为Q=CU=nSkC2,故C正确,D错误.6.D【解析】 在电路甲中,断开S,由于线圈阻碍电流变小,导致A将逐渐变暗,故A、B错误;在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比线圈的电流小,断开S时,由于线圈阻碍电流
10、变小,导致A将变得更亮,然后逐渐变暗,故C错误,D正确.7.AD【解析】 当=0时,杆在CD位置,切割磁感线的有效长度等于圆环直径,杆产生的感应电动势为E=2Bav,A正确;当=3时,杆切割磁感线的有效长度等于圆环半径,杆产生的感应电动势为E=Bav,B错误;当=0时,回路的总电阻R1=(2a+a)R0,杆受的安培力F1=BI1l=B2BavR12a=4B2av(+2)R0,C错误;当=3时,回路的总电阻R2=a+53aR0,杆受的安培力F 2=BI2l=BBavR2a=3B2av(5+3)R0,D正确.8.BCD【解析】 设A、B两线圈匝数分别为n1、n2,半径分别为r1、r2,横截面积为S
11、,图甲中,设有界磁场的面积为S,则线圈A产生的电动势EA=n1BtS,电阻RA=n12r1S,B产生的电动势为EB=n2BtS,RB=n22r2S,因此EAEB=n1n2=21,电流之比为IAIB=EAEBRBRA=32,A错误,B正确;图乙中,A的电动势EA=n1Btr12,B的电动势EB=n2Btr22,因此EAEB=2149=89,电流之比IAIB=EAEBRBRA=23,C、D正确.9.(1)ab(2)10 V(3)9.6 V【解析】 (1)线圈相当于电源,由楞次定律可知,a相当于电源的正极,b相当于电源的负极,所以通过电阻R的电流方向为ab.(2)由法拉第电磁感应定律得E=Nt=20
12、00.015-0.010.1 V=10 V.(3)由闭合电路的欧姆定律得I=ER+r=1048+2 A=0.2 A由部分电路的欧姆定律得U=IR=0.248 V=9.6 V.10.f=2B2vrx,0x22l02B2vr(2l0-x),22l0x2l0【解析】 当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时,由法拉第电磁感应定律知,导体棒上感应电动势的大小为E=Blv由欧姆定律,流过导体棒的感应电流为I=ER式中,R为这一段导体棒的电阻.按题意有R=rl此时导体棒所受安培力大小为f=BlI由题设和几何关系有l=2x,0x22l02(2l0-x),22l0x2l0联立式得f=2B2vrx,0x22l02B2vr(2l0-x),22l0x2l0
